(57)【要約】【課題】  ツール加工部接触面の移動軌跡の分散化と変動の少ない移動速度・駆動トルクにより、ツール加工部の切れ味の持続、均一な摩耗と、自己修正機能を得る、と同時に、消耗速度が低下され、ツール加工部の形状精度維持と持続が図れるので、汎用性のある３軸ＮＣ加工装置を用いて、自由曲面を効率よく、精密加工できる自由曲面精密加工ツールを提供する。【解決手段】  軸心ｚまわりの回転により下端部が接触して被加工面を精密加工する自由曲面精密加工ツール１０。軸心ｚに直交する回転軸ｘを有し回転軸ｘを中心に回転駆動される太鼓状工具１２を備える。この太鼓状工具は、軸心ｚと回転軸ｘの交点Ｏを中心とする半径ｒの円弧を回転軸ｘを中心に回転させた円弧回転体の凸面加工面１３を有する。凸面加工面１３が接触して被加工面を精密加工すると共に、凸面加工面を直交軸心ｘまわりに回転させて、凸面加工面の加工位置を分散させる。【選択図】      図１
2005088160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心ｚまわりの回転により下端部が接触して被加工面を精密加工する自由曲面精密加工ツールであって、
前記軸心ｚに直交する直交軸心ｘを有し該直交軸心ｘを中心に回転駆動される太鼓状工具を備え、
該太鼓状工具は、軸心ｚと直交軸心ｘの交点Ｏを中心とする半径ｒの円弧を直交軸心ｘを中心に回転させた円弧回転体の凸面加工面を有し、
これにより、凸面加工面が接触して被加工面を精密加工すると共に、凸面加工面を直交軸心ｘまわりに回転させて、凸面加工面の加工位置を分散させる、ことを特徴とする自由曲面精密加工ツール。
【請求項２】
前記半径ｒは、直交軸心ｘからの凸面加工面の最大半径Ｒより小さく設定されており、これにより、加工軌跡の位置制御を該円弧の回転中心Ｏで行う、ことを特徴とする請求項１に記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項３】
前記半径ｒは、直交軸心ｘからの凸面加工面の最大半径Ｒより大きく設定されており、これにより、加工軌跡の位置制御を最下端円弧の中心Ａで行う、ことを特徴とする請求項１に記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項４】
前記太鼓状工具の凸面加工面は、砥石もしくは刃物からなる、ことを特徴とする請求項１記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項５】
前記砥石は、その結合材に金属を含む、ことを特徴とする請求項４記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項６】
前記太鼓状工具の凸面加工面に隣接し、凸面加工面端部を保護する直接加工に関わらない非加工部を有する、ことを特徴とする請求項１記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項７】
前記非加工部は、被加工面に傷を付けないように砥石結合材よりも磨耗し易い材料からなり、かつ、その材料に導電材を含む、ことを特徴とする請求項６記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項８】
前記太鼓状工具の両側または片側に設けられた羽根車と、該羽根車に流体を回転方向に噴射する流路とを備え、太鼓状工具を直交軸心ｘまわりに回転駆動する、ことを特徴とする請求項１記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項９】
前記太鼓状工具の外周面に接触するベルトと、該ベルトを太鼓状工具との間で挟持するプーリーとを備え、ベルトの回転により太鼓状工具を直交軸心ｘまわりに回転駆動する、ことを特徴とする請求項１記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項１０】
前記ベルトは外周面に接触する側に研磨面を備え、回転駆動と同時に太鼓状工具の凸面加工面を修正する、ことを特徴とする請求項９記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項１１】
前記非加工部の外周面に接触するプーリーと、該プーリーを回転駆動するベルトとを備え、プーリーの回転により太鼓状工具を直交軸心ｘまわりに回転駆動する、ことを特徴とする請求項６記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項１２】
前記太鼓状工具の両側または片側に設けられた従動歯車と、該従動歯車を駆動する主動歯車とを備え、主動歯車をベルト駆動して太鼓状工具を直交軸心ｘまわりに回転駆動する、ことを特徴とする請求項１記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項１３】
更に、前記太鼓状工具の凸面加工面を修正する修正手段を有する、ことを特徴とする請求項１記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項１４】
前記修正手段は、砥石、電解、放電手段、又はこれらの複合手段からなる、ことを特徴とする請求項１３記載の自由曲面精密加工ツール。
【請求項１５】
前記修正手段は、被加工材の加工と同時に機能する、ことを特徴とする請求項１２記載の自由曲面精密加工ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下端部に円弧回転体凸面加工部を有し自由曲面を精密加工（すなわち研削または切削による精密除去加工）するための自由曲面精密加工ツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来の自由曲面加工ツールによる自由曲面の加工（除去加工）を模式的に示している。従来の自由曲面加工ツール１は、例えばボールノーズ砥石またはボールエンドミルであり、下端部に球面状の加工面を有し、軸心ｚを中心に回転するようになっている。自由曲面２は、例えばモールド成形用金型、非球面レンズ、等であり、自由曲面加工ツール１をその軸心ｚを中心に高速回転させながら、その下端部を自由曲面２に沿って相対的に移動させて自由曲面２を加工する。このような加工を繰り返すことにより、金型、非球面レンズ、等の自由曲面を加工ツール１で自由に成形することができる。
【０００３】
また、軸心の周速がゼロ（０）にならない自由曲面加工ツールとして、特許文献１が既に開示されている。
特許文献１の「自由曲面加工ツール」は、軸心ｚまわりの回転により下端部が接触して被加工面を加工する自由曲面加工ツールであって、少なくとも下方に球面加工部を有する球状工具と、該球面の中心を通り軸心ｚと異なる回転軸ａで球状工具を支持する支持軸受とを有するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１５６７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１０に示した自由曲面加工ツール１は、その軸心ｚを中心に回転するため、軸心（半径０）の位置では、加工面の周速がゼロ（０）となるため、軸心（半径０）は加工の死点となる。また、加工面の位置により回転半径が大きく変わるため、周速、回転負荷が大きく変動し、精密加工（高精度・高品位加工）ができない問題点がある。また、自由曲面加工ツール１は、加工の機能と精度を得るため、ツール加工面の切れ味と正確な球面を、常に維持しなければならない問題点がある。
【０００６】
そのため、従来は、自由曲面加工ツール１の軸心ｚを任意に傾けて加工ができる、４〜５軸を有する多軸ＮＣ加工装置とプログラム作成が必要であった。しかし、かかるプログラムの作成は複雑・困難であるばかりでなく、軸数の増加は加工装置製作上、高度な技術が要求されるため、精密加工ができる４軸以上の多軸ＮＣ加工装置は、高価となり、汎用性に乏しい問題点があった。
以下に、上述した問題点を精密加工を行う場合について更に詳しく説明する。
【０００７】
図１１は加工部分の図解であり、理解しやすいように多少拡大して描かれている。切り込み量ｃ（加工深さ）が大きい場合（Ａ）は送り方向ｙ（ツール移動方向）が鉛直方向でない限り、送り量ｄ（ツール移動量）の大小に拘わらず接触面ｅは広がり、主加工部分は軸心ｚより離れた位置になる。この場合は、被加工面の粗度（凹凸）が大きい（面粗さが粗い）が、主に粗加工を目的とするため問題とはならない。
【０００８】
しかし、切り込み量ｃが小さい場合（Ｂ）、すなわち、精密加工においては接触面ｅが狭まり、主加工部分が軸心ｚに近づくとともに、被加工面の粗度が小さくなるが、上述した、精密加工（高精度・高品位加工）、ツール加工面の切れ味と正確な球面の維持等の問題点がクローズアップされてくる。
【０００９】
更に、接触面ｅが狭まると同時に接触面ｅの軸心からの距離（回転半径）の大小により周速および必要駆動トルクが大きく変動することになり、被加工面の粗度のむら、びびり（振動による）、加工精度の低下をきたす問題がある。
【００１０】
一方、接触面ｅの狭まりは加工される自由曲面の特性により、加工ツールの接触位置・頻度の局部的集中をきたし、加工機能（切れ味）の低下部と接触摩耗による形の崩れが局所に集中し、被加工面にその形の崩れを逆転写したり、表面を荒らしたりすることになり、これらは相互作用により増幅される。
ＮＣ研削加工では、加工機能と精密加工を維持するため、常時、砥石加工部の新面生成と正確な球面維持が不可欠となる。
【００１１】
図１２は球状砥石の形の崩れと修正についての図解であり、理解しやすいように拡大して描かれている。形の崩れは接触頻度が高く、軸心から離れるほど崩れやすく、一度、崩れ始めると逆転写が発生し崩れが加速されるので、早期修正が必要である。旧球面の半径ｍから新球面の半径ｎに除去加工で、崩れの痕跡が無くなるまで整形する必要がある。しかし一般に球面からの崩れが大きくなった状態で修正するのは難しい。
そのため、砥石加工部の接触頻度が全面均一になるように軸心ｚを傾け、接触摩耗の位置と接触頻度をコントロールし修正の必要性を低減する必要がある。しかし軸心ｚを任意に傾けることができない場合は、予め、プログラムに組込まれた設定値でもって、砥石加工部を連続的、計画的に修正することになり、球面加工部の大部分がその修正により無駄に除去加工することになる。
また、球状工具の球面加工部の修正は半径を減すように、すなわち、曲率を変える修正であるため、ＮＣ加工装置を用いた精密な除去加工が必要となる。
【００１２】
図１１（Ｃ）、（Ｄ）は加工軌跡に垂直な断面を示している。ピックフィードｇを小さくするか、加工ツールの球面半径を大きくするかして、カブス量ｈの微小化または除去を図らなければならないのであるが、加工ツールの球面半径はツール干渉による加工曲面への傷付けを避けることから、自由曲面中の最小負（凹）曲面の曲率以上でなければならないので、加工時間は増大するものの、ピックフィードｇを半ピッチずらしたり小さくする手段を選択せざるをえない問題がある。
また、加工ツールの球面半径を小さくすることにより、加工位置の精度を向上させることはできるが、反面、上述の如く加工時間が増大する問題がある。
【００１３】
本発明は、上述した種々の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ツール加工部接触面の移動軌跡の分散化と変動の少ない移動速度・駆動トルクにより、ツール加工部の切れ味の持続、均一な摩耗と、自己修正機能を得る、と同時に、消耗速度が低下され、ツール加工部の形状精度維持と持続が図れるので、汎用性のある３軸ＮＣ加工装置を用いて、自由曲面を効率よく、精密加工できる自由曲面精密加工ツールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、軸心ｚまわりの回転により下端部が接触して被加工面を精密加工する自由曲面精密加工ツールであって、前記軸心ｚに直交する回転軸ｘを有し該回転軸ｘを中心に回転駆動される太鼓状工具を備え、該太鼓状工具は、軸心ｚと回転軸ｘの交点Ｏを中心とする半径ｒの円弧を回転軸ｘを中心に回転させた円弧回転体の凸面加工面を有し、これにより、凸面加工面が接触して被加工面を精密加工すると共に、凸面加工面を直交軸心ｘまわりに回転させて、凸面加工面の加工位置を分散させる、ことを特徴とする自由曲面精密加工ツールが提供される。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記半径ｒは、回転軸ｘからの凸面加工面の最大半径Ｒより小さく設定されており、これにより、加工軌跡の位置制御を該円弧の回転中心Ｏで行う。
また、別の好ましい実施形態によれば、前記半径ｒは、回転軸ｘからの凸面加工面の最大半径Ｒより大きく設定されており、これにより、加工軌跡の位置制御を最下端円弧の中心Ａで行う。
【００１６】
前記太鼓状工具の凸面加工面は、砥石もしくは刃物からなる。また、前記砥石は、その結合材に金属を含む。更に前記太鼓状工具の凸面加工面に隣接し、凸面加工面端部を保護する直接加工に関わらない非加工部を有する。また、前記非加工部は、被加工面に傷を付けないように砥石結合材よりも磨耗し易い材料からなり、かつ、その材料に導電材を含む。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記太鼓状工具の両側または片側に設けられた羽根車と、該羽根車に流体を回転方向に噴射する流路とを備え、太鼓状工具を直交軸心ｘまわりに回転駆動する。
【００１８】
また、別の好ましい実施形態によれば、前記太鼓状工具の外周面に接触するベルトと、該ベルトを太鼓状工具との間で挟持するプーリーとを備え、ベルトの回転により太鼓状工具を直交軸心ｘまわりに回転駆動する。
前記ベルトは外周面に接触する側に研磨面を備え、回転駆動と同時に太鼓状工具の凸面加工面を修正する。
また、別の好ましい実施形態によれば、前記非加工部の外周面に接触するプーリーと、該プーリーを回転駆動するベルトとを備え、プーリーの回転により太鼓状工具を直交軸心ｘまわりに回転駆動する。
【００１９】
また、別の好ましい実施形態によれば、前記太鼓状工具の両側または片側に設けられた従動歯車と、該従動歯車を駆動する主動歯車とを備え、主動歯車をベルト駆動して太鼓状工具を直交軸心ｘまわりに回転駆動する。
【００２０】
更に、前記太鼓状工具の凸面加工面を修正する修正手段を有する。前記修正手段は、砥石、電解、放電手段、又はこれらの複合手段からなる。また、前記修正手段は、被加工材の加工と同時に機能する。
【発明の効果】
【００２１】
上記本発明の構成によれば、軸心ｚまわりの回転により凸面加工面が接触して被加工面を精密加工すると共に、凸面加工面を直交軸心ｘまわりに回転させて、凸面加工面の加工位置を分散させることができる。従って、ツール加工部接触面の移動軌跡の分散化と変動の少ない移動速度・駆動トルクにより、ツール加工部の切れ味の持続、均一な摩耗と、自己修正機能を得る、と同時に、消耗速度が低下され、ツール加工部の形状精度維持と持続が図れるので、汎用性のある３軸ＮＣ加工装置を用いて、自由曲面を効率よく、精密加工できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００２３】
図１は、本発明による自由曲面精密加工ツールの第１実施形態を示す図である。本発明の自由曲面精密加工ツール１０は、ツール本体１１の軸心ｚまわりの回転により下端部が接触して被加工面２（図８，９を参照）を加工するようになっている。なお、以下の実施形態では、被加工面２が自由曲面精密加工ツール１０の下方に位置し、この自由曲面精密加工ツール１０の下端部で加工する場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、自由曲面精密加工ツール１０の水平または上向きに用いてその水平端部または上端部で加工する場合にもそのまま適用することができる。
【００２４】
本発明の自由曲面精密加工ツール１０は、太鼓状工具１２を備える。この太鼓状工具１２は、この図で鉛直な軸心ｚに直交する直交軸心ｘを中心に支持軸受１４により回転可能に支持され、軸受１４は、太鼓状工具１２の支持軸１２ａに支持されている。
また、この太鼓状工具１２は、被加工面と接触して加工するための凸面加工面１３を有する。この凸面加工面１３は、軸心ｚと回転軸ｘの交点Ｏを中心とする半径ｒの円弧を回転軸ｘを中心に回転させた円弧回転体の形状を有する。
【００２５】
太鼓状工具１２の凸面加工部１３ａは、この例では結合材に金属を含む導電性砥石であり、被加工面に接触して効率よくこれを加工するようになっている。なお、凸面加工部１３ａは、砥石の代わりに刃物であってもよい。
【００２６】
また、この例において、本発明の自由曲面精密加工ツール１０は、太鼓状工具１２の両側（片側でもよい）に設けられた羽根車１５と、羽根車１５に流体３を回転方向に噴射する導通孔１１ａとを備え、太鼓状工具１２を直交軸心ｘまわりに回転駆動するようになっている。流体はこの例では、導電性の研削液であるのが好ましいが、その他の液体、又は圧縮空気でもよい。
【００２７】
上述した図１では、太鼓状工具１２の両側または、片側に羽根車１５を設け、その羽根車１５に流体３を回転方向に噴射し、太鼓状工具１２を直交軸心ｘ周りに高速に駆動するようになっている。この構成により、ツールの軸心ｚまわり回転半径が最小化され、被加工材と該加工ツールの干渉による制約もなく、加工軌跡の自由度も高いので、汎用性のある３軸ＮＣ加工装置の使用を確実にすることができる。
【００２８】
また、本発明の自由曲面精密加工ツール１０は、更に、太鼓状工具１２の凸面加工面１３を修正する修正手段を有する。この修正手段は、この例において、導電性砥石である凸面加工面１３と間隔を隔てて位置する電極２１と、凸面加工面１３と電極２１にパルス電圧を印加する印加装置２２とからなる。なお、この図で２４は絶縁材である。
この構成により、凸面加工面１３で被加工面を研削しながら同時に導電性砥石（凸面加工面１３）の表面を電解ドレッシングにより修正することができる。なお、本発明の修正手段は、この構成に限定されず、砥石もしくは、電解または放電手段、又はこれらの複合手段としてもよい。砥石、電解、放電等の修正手段により、好ましくは被加工材の加工と同時に円弧回転体凸面加工部１３を修正することができ、精密加工を長時間継続することができる。
【００２９】
図２は、本発明による自由曲面精密加工ツールの第２実施形態を示す図である。この図において、本発明の自由曲面精密加工ツール１０は、太鼓状工具１２の凸面加工面１３に隣接した非加工部１３ｂを有する。この非加工部１３ｂは、凸面加工面１３の端部を保護する機能を有し、直接加工に関わらず、被加工面に傷を付けないように砥石結合材よりも磨耗し易い材料からなる。また、この非加工部１３ｂの材料に導電材を含み、この非加工部１３ｂを介して被加工面（図示せず）から凸面加工面１３に電解ドレッシング用の電圧を印加するようにしてもよい。
【００３０】
太鼓状工具１２は軸心ｚまわり回転のため、横方向から加工抵抗を受けることから、ツール加工部を薄肉化した場合には剛性補強を図る必要がある。そのため、図２では、円弧回転体凸面加工部１３に直接、加工に関わらない結合材もしくは被加工面を損傷せず、容易に摩耗する材料からなる非加工部１３ｂを設けている。この非加工部１３ｂの材料に導電材を含むことが好ましい。かかる構造の太鼓状工具１２は振動発生を防止するのみならず、自由曲面精密加工の更なる精度向上が図れる。
【００３１】
また、この例において、本発明の自由曲面精密加工ツール１０は、太鼓状工具１２の両側（片側でもよい）に設けられた従動歯車１６と、この従動歯車１６を駆動する主動歯車１６ａとを備える。主動歯車１６ａはこの例では支持軸１７ｂと軸受１７ｃにより回転可能に支持され、従動歯車１６と直接噛み合う。更に、主動歯車車１６ａは、ツール本体１１内に設けられたベルト１８で回転駆動されるようになっている。
この構成により、主動歯車１６ａをベルト１８で回転駆動して太鼓状工具１２を直交軸心ｘまわりに回転駆動することができる。その他の構成は、図１と同様である。
【００３２】
図２では、太鼓状工具１２の両側または、片側に歯車１６を設け、対向する駆動歯車１６ａを噛合させ、該太鼓状工具１２を直交軸心ｘ周りに力強く、確実に駆動する。この構成により、ツールの軸心ｚまわり回転半径が最小化され、被加工材と該加工ツールの干渉による制約もなく、加工軌跡の自由度も高いので、汎用性のある３軸ＮＣ加工装置の使用を確実にすることができる。
【００３３】
図３は、本発明による自由曲面精密加工ツールの第３実施形態を示す図である。この図において、本発明の自由曲面精密加工ツール１０は、太鼓状工具１２の外周面に接触するベルト１８と、ベルト１８を太鼓状工具１２との間で挟持するプーリー１９とを備える。ベルト１８は、ツール本体１１内を通して回転駆動され、このベルトの回転により太鼓状工具１２を直交軸心ｘまわりに回転駆動するようになっている。なお、この図で１９ｂはプーリー軸、１９ｃは軸受である。
【００３４】
図３では、太鼓状工具１２の外周面にベルト１８およびプーリー１９の外周面を接触させ、太鼓状工具１２を直交軸心ｘ周りに円滑に駆動する。この構成により、ツールの軸心ｚまわり回転半径が最小化され、被加工材と該加工ツールの干渉による制約もなく、加工軌跡の自由度も高いので、汎用性のある３軸ＮＣ加工装置の使用を確実にするものである。
【００３５】
更に、この例では、ベルト１８が外周面に接触する側に研磨面を備え、回転駆動と同時に太鼓状工具の凸面加工面を修正するようになっている。その他の構成は、図１と同様である。
【００３６】
図４は、本発明による自由曲面精密加工ツールの第４実施形態を示す図である。この例では、第２実施形態と同様に太鼓状工具１２の凸面加工面１３に隣接した非加工部１３ｂを有し、かつ第３実施形態と同様にベルト１８とプーリー１９とを備えている。その他の構成は、図１と同様である。
【００３７】
上述した構成により、軸心ｚまわりの回転により凸面加工面１３が接触して被加工面を精密加工すると共に、凸面加工面１３を直交軸心ｘまわりに回転させて、凸面加工面１３の加工位置を分散させることができる。
なお、図４において、非加工部１３ｂの外周面にプーリー１９を接触させ、ベルト１８でプーリー１９を回転駆動して、プーリー１９の回転により太鼓状工具１２を直交軸心ｘまわりに回転駆動してもよい。プーリー１９は非加工部１３ｂに対して図示しない付勢手段（バネ等）で押し付け、その間の摩擦力を保持するのがよい。
この構成により、凸面加工面１３に直接接触しないのでプーリー１９の磨耗を低減することができる。
【００３８】
図５は、本発明の作用を説明する図であり、太鼓状工具１２の側面を示している。図５（Ａ）は円弧半径ｒが円弧回転体最外周半径Ｒより小さい場合を示す。球面加工面Ｕは半球面の加工範囲Ｄを有し、その中心は軸心ｚと太鼓状工具１２の直交軸心ｘの直交点であり、円弧の回転中心Ｏであるので、加工軌跡の位置制御を円弧の回転中心Ｏで行うことができる。
図５（Ｂ）は、円弧半径ｒが円弧回転体最外周半径Ｒより大きい場合を示す。この場合球面加工面Ｕは球冠面の加工範囲Ｄを有し、その中心は軸心ｚ上の最下端の円弧半径ｒの中心Ａで加工軌跡の位置制御を行うことができる。
なお、円弧半径ｒを、回転軸ｘからの凸面加工面の最大半径Ｒと同一に設定してもよい。この場合には、円弧の回転中心Ｏと最下端円弧の半径中心Ａが一致するため、加工軌跡の位置制御を同一中心で行うことができる。
【００３９】
上述した本発明の構成によれば、自由曲面精密加工ツール１０は下方にある太鼓状工具１２を軸心ｚまわりに回転させることにより、下端部に球面加工面Ｕを得ると共に、直交軸心ｘまわりの回転を付加させることにより、円弧回転体凸面加工部１３の接触面ｅの移動軌跡を蛇行させることができる。
【００４０】
図６は、本発明の作用を説明する別の図であり、蛇行の状態を模式的に示している。図６（Ａ）は直交軸心ｘまわりの回転数ｊと軸心ｚまわりの回転数ｋがほぼ同等の場合を示す。図６（Ｂ）は直交軸心ｘまわりの回転数ｊが軸心ｚまわりの回転数ｋより大きい場合を示す。
任意の回目と次回目にずれｓが生じている。これは回転角速度の差によるもので、これにより接触面ｅの移動軌跡が分散化される。また、接触面ｅの移動速度は直角速度成分の合成により変動が小さくなる。この機能により、円弧回転体凸面加工部１３の切れ味の持続、均一な摩耗と、自己修正機能を得る、と同時に、消耗速度の低下を得て、円弧回転体凸面加工部１３の形状精度維持と持続が図れるので、汎用性のある３軸ＮＣ加工装置を用いて、自由曲面を効率よく、精密加工できる。
【００４１】
図７は、本発明による自由曲面精密加工ツールの第５実施形態を示す図である。この例において、本発明の自由曲面精密加工ツール１０は、太鼓状工具１２の両側（片側でもよい）に設けられた従動歯車１６と、この従動歯車１６を駆動する主動歯車１６ａとを備える。主動歯車１６ａは、ツール本体１１内に設けられたベルト１８で回転駆動されるようになっている。また、主動歯車１６ａと従動歯車１６との間に軸受１７ｄで回転支持された中間歯車１６ｂを備えている。
この構成により、主動歯車１６ａをベルト１８で回転駆動し、中間歯車１６ｂを介して太鼓状工具１２を直交軸心ｘまわりに回転駆動することができる。
【００４２】
なおこの例ではベルトの代わりにチェーンを用いることもできる。またこの図において、電極２１が中間歯車１６ｂに設置されている。その他の構成は、図１、図２と同様である。
【００４３】
この実施形態によれば、以下の付加的な効果が得られる。
（１）ベルトが中間歯車１６ｂにかかっていないため、従動歯車との軸間距離を短縮できる。すなわち、歯車外径をツール本体の断面外形内に納めることができる。
（２）中間歯車を従動歯車の外径よりも小径にできるため、減速伝導となり歯の強度および摩耗、効率の面で有利である。
（３）中間歯車の歯数の組み合わせで工具回転数設定の自由度を広げることができる。また、中間歯車を１個または２個にし、太鼓状工具１２の回転方向の左右回りを決め、ジャイロ効果で発生する偶力を工具押圧との相殺に利用できる。
（４）中間歯車に電極２１を設置できる。
（５）ベルトの断面形状の自由度が増す。チェーンの使用も可能となる。
【実施例１】
【００４４】
図８は、本発明の自由曲面精密加工ツールによる加工面粗さのプロファイルを示す図であり、図９は加工表面の拡大写真である。
なお、ワークは成形用金型用鋼（ステンレス系ＨＲＣ４２）、砥石は鋳鉄ボンドＣＢＮ＃４０００砥石（直径２０ｍｍ、厚さ８ｍｍ）であり、加工条件は、表１に示すように、スピンドル回転数１５００ｒｐｍ、送り速度１００ｍｍ／ｍｉｎ、ピッチ０．１ｍｍ、切込み量１０μｍ／ｐａｓｓで実施した。
【表１】
2005088160.tif 000003
【００４５】
加工後の加工面粗さは、表２に示すように０．０１８８μｍＲａ，  ０．１３９２μｍＲｙであった。従ってこの結果から、本発明の自由曲面精密加工ツールで＃４０００砥石を用いることにより優れた鏡面が得られることが確認された。
【表２】
2005088160.tif 000004
【００４６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の自由曲面精密加工ツールの第１実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態図である。
【図３】本発明の第３実施形態図である。
【図４】本発明の第４実施形態図である。
【図５】本発明の作用を説明する図である。
【図６】本発明の作用を説明する別の図である。
【図７】本発明の第５実施形態図である。
【図８】本発明の自由曲面精密加工ツールによる加工面粗さのプロファイルを示す図である。
【図９】本発明の自由曲面精密加工ツールによる加工表面の拡大写真である。
【図１０】従来の自由曲面加工ツールの模式図である。
【図１１】従来の加工形態の模式図である。
【図１２】従来のツールの摩耗形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  自由曲面加工ツール、２  自由曲面、３  流体
１０  自由曲面精密加工ツール
１１  ツール本体、１１ａ  導通孔、１２  太鼓状工具、１２ａ  支持軸
１３  凸面加工面、１３ａ  凸面加工部、１３ｂ  非加工部
１４  支持軸受、１５  羽根車
１６  従動歯車、１６ａ  主動歯車、１６ｂ  中間歯車、
１７ｂ  支持軸、１７ｃ  軸受、１７ｄ  軸受、１８  ベルト、１９  プーリー
１９ｂ  プーリー軸、１９ｃ  軸受
２１  電極、２２  印加装置、２４  絶縁材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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